排纷扰,致躬耕:
让监护数据真实安全

业界突破性创新,完成了监护仪从传统的单参数独立分析到多参数联合分析的突破,提升生理参数 分析准确性

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“嘟嘟嘟嘟嘟,嘟嘟嘟嘟嘟”

中央站响起急促的监护警报,值班护士快步走进 ICU 病房。

10 床监护仪屏幕红灯闪烁,但是病人正在床上好端端地躺着,复查患者刚才的监测参数波形并没发现患者状态异常,只是心电波形上有些没有任何意义的干扰。

这是今晚收到的第 3 个错误报警了……

报警疲劳

ICU 里发生的“狼来了”

说到被工作群组的消息轰炸,想必看文章的你可以感同身受。现在可以想象一下这样的一天:

今天你有很多的待处理事项,将会非常忙碌,但是你的电话铃声持续轰炸,不断地收到消息提示,从你醒来到上床睡觉,几乎每分钟手机都会响起一次。

对于 ICU 的护士来说,这就是他们日常的工作环境,并且频频响起的,是性命攸关、不得不跑去处理的紧急报警。

护理人员大部分工作时间都在照看病患,尤其是在 ICU,病人需要 24 小时持续不断的密切监护。四十年前,ICU 病人床旁的设备只有个位数,而如今,危重科室监测设备密集,医护人员长期暴露在报警中,很容易产生报警疲劳。据统计,一个护士每天值班期间,要处理 150 到 400 次的报警,这个数据还是在护患比例为 1:1 的情况下的统计[1]

就像是“狼来了”的故事,高频率的误报警也会让医务人员降低敏感性,甚至错过真实报警。据统计,49% 到 96% 的临床警报被医护人员忽略[2]。所以,ECRI(美国急救医疗研究所)将过度报警造成的报警疲劳,连续多年列为十大医疗危害之一[3]。报警疲劳不只会加重医护人员的工作和心理负担,还可能会对患者监护带来安全风险,甚至造成更严重的危机。

站在病房中央,一阵阵警报声绕梁不绝,像一把锉刀不断磨削着研发同事的神经,他们看着护理人员步履匆匆寻声而去,默默问自己:

报警数量增多后,医护响应时间会明显延长[4]

“迈瑞可以做些什么?”

多参数融合

同源参数融合确保准确性

经过多年的研究和大量临床病例验证,迈瑞成功开发出多参融合分析技术(注册商标为 CrozFusion®),它能够通过融合三种参数的测量结果,提高心电分析的准确性,提高排除干扰信息的能力,从而有效地抑制假报警。

该技术基于心电(ECG)、有创压脉搏波(IBP)、血氧脉搏波(SpO2)三种参数(以下简称“三参”)的生理同源性和关联波形特征变化的一致性,通过算法融合,实现了不同参数间的同步分析,提升了单参数分析结果的准确性。

“三参”分别代表的是心脏电活动、动脉血压脉搏波、血氧容积脉搏波,这三种生理特征分布在血流循环的多个节点,共同代表着血液循环,说明三参具有“同源性”的特点。同时,由于各个参数测量方式不同,同时受扰概率小,因此在理论上,三参进行相互融合、排除干扰报警信息具备可行性。

在临床场景中,医护人员通过结合信号质量及多种生理参数综合分析的方式。判断报警正确与否。迈瑞研发借鉴临床视角,多参数融合分析技术应运而生。

解题新思路

融合不是“1+1+1

多参融合分析本质上是最大化利用关联信息,但不是简单地呈现三种生理信号,但如何准确地去伪存真是最大的技术难题:当对多个参数进行联合分析时,首先存在该信任哪个参数的问题;紧接着,如何通过智能的分析选择正确的结果进行输出,抛弃或纠正错误的结果?

面对这些难题,迈瑞研发多次深入临床,汇集一线医护人员的丰富经验,将临床经验与算法结合,使得技术融合的结果符合医护人员的视觉判断预期。 这种结合,实现了从主观判断到客观量化的转变,迈瑞的研发团队建立的模型成为连接起两端的桥梁。

首先,研发团队建立起的信号质量评估模型,创新性地将信号质量划分为多个等级,并根据不同等级制定不同的联合策略。例如,不联合或保守联合等,成功地解决了合理信号选择的难题。

为了进一步保障融合的安全性和有效性,迈瑞研发还构建了过程控制评估模型。针对临床各种复杂场景,创建大数据库,提取全方位的多级信号特征,包括基础的横向特征、关联的纵向联合特征和综合状态特征。基于这些特征设计了一套安全性优先的融合决策模型,充分平衡保留真实报警和抑制假性报警,保障了多参数融合分析的安全性和有效性。

应对各种复杂临床场景

不同患者状态

各种护理操作

不同设备支持

各种附件类型

润物无声

从临床到临床的创新闭环

思路确认了,便是紧锣密鼓的技术研究、功能开发和严谨的验证。从典型病例的临床记录,可以看到,因为病人活动导致的 ECG 信号异常,产生极度心动过速的假性报警。但通过 IBP 信号和 SpO2 信号的纠偏,将心率拉回真实数值,排除了错误报警。

在临床验证中,结合临床信息记录,
可以看到多参数融合技术成功排除极度心动过速的假性报警

结合大样本量数据库与真实临床验证,运用多维度指标进行评价,多参融合分析功能的安全性和有效性得到保障。以监护心电 27 种心律失常为例,假性报警例次下降超 50%,报警准确性得到显著提高。

多参数融合技术落地应用在实际的监护场景后,收到了来自医护人员的良好反馈,证实了其突出的临床价值。

三甲医院 SICU 主任医生

过多的错误报警,导致医护人员报警疲劳,可能影响对报警的正确处理,间接影响患者安全。多参融合分析抑制误报警,提高患者安全性。

三甲医院 ICU 主任医生

精准报警,让患者更安全,让我们的护士更轻松,让我们的医生更安心。

迈瑞的技术创新一向源于对临床需求的关切,在研发的全流程与临床紧密结合,这是迈瑞价值观的体现:始终以客户的需求为导向,以人为本,确保产品的有效性和安全性。

创新为本

原创技术推动精准诊断实现

多参融合分析技术的推出,完成了监护仪从传统的单参数独立分析到多参数联合分析的突破。通过原创技术解决临床面临的难题,是迈瑞一贯坚持的理念。

从实现路径来看,这项技术为获取高质量的数据,寻找到了独特的方法,并建立了相关系统。通过临床专家反馈和国家级奖项[点击查看获奖详情],可见其创新价值的含金量。

从现阶段的应用来说,虽然这项技术的需求发掘于ICU,但是其覆盖场景相当广泛,可以用于重症监护室、手术室、心脏科、急救室、普通病房等临床的主要科室。加载了多参数融合技术的迈瑞产品,目前已经在国内外众多国际高端教学医院使用,产品表现高度可靠。

向长远看,医疗设备时刻监测病人的生命体征,精准测量是临床最基本的诉求。多参融合分析技术就是精准测量的基本保障,该项技术的意义相当深远:高质量的医疗数据是智能化应用的基础,其社会效益和发展前景不容小觑,可以预想,在通过 CrozFusion® 获得准确的生理参数基础上,可能实现更高层次的智能化应用。

不积跬步无以至千里,行业的进步是靠一步步扎实的累积推进的,是一个从量变到质变的过程。如何突破行业壁垒,迈瑞深谙创新之道:发挥算法优势,坚持从底层技术积累再到产品生态,相信会在坚实的基础上生长出更多颠覆性的创新果实。

引用资料

1. Keller, J.P. Clinical alarm hazards: A top ten health technology safety concern. J. Electrocardiol. 2012, 45, 588-591. [Google Scholar] [CrossRef]

2. Ancker, J. et al., 2017. Effects of workload, work complexity, and repeated alerts on alert fatigue in a clinical decision support system. BMC Medical Informatics and Decision Making, 17(1), pp.1-9.

3. ECRI Institute. TOP 10 Health Technology Hazards for 2012-2020[J]. Health Devices

4. BONAFIDE, C. P., ET AL. . "ASSOCIATION BETWEEN EXPOSURE TO NONACTIONABLE PHYSIOLOGIC MONITOR ALARMS AND RESPONSE TIME IN A CHILDREN'S HOSPITAL." J HOSP MED 10(6): 345-351